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吃透 Golang 基础：数据结构之数组

对于 Golang 当中的顺序数据结构，使用频率最高的当然是切片，因为切片非常的灵活。与之相对比，数组常常会被忽略，因此通过这个文档来回顾一下与 Golang 数组相关的重要概念。

概述

数组是由相同类型元素的集合组成的数据结构，计算机会为数组分配一块连续的内存来保存其中的元素，我们可以利用数组中元素的索引快速访问特定元素，常见的数组大多都是一维的线性数组，而多维数组在数值和图形计算领域却有比较常见的应用。

在 Golang 当中，我们通常通过以下方式来初始化某个类型的数组，需要注意的是，一个数组类型（此处需要重点强调类型二字）由两部分组成，第一部分就是数组存储的元素类型，而第二部分是数组的长度。没错，Golang 当中数组的长度也是数组类型的一部分。

初始化

我们通常可以通过如下形式来初始化数组，分别使用 var 和“冒等”的直接初始化方法：

a := [10]int{}	// 新建一个长度为 10 的 int 型数组
var b [5]byte	// 新建一个长度为 5 的 byte 类型数组, 使用零值初始化

需要特别注意的是，Go 的 make 关键字只能用来初始化切片，而不能用来初始化数组。

此外，还可以通过上限推导的方式初始化一个数组，一个例子如下：

arr := [...]int{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7}	// 通过上限推导初始化一个长度为 7 的数组

数组的长度在初始化时一旦确定则不能给修改。与之相比，切片总是可以通过 append 的方式来动态扩容。「需要注意切片类型的数据结构包含三部分，分别是指向底层数组的 Pointer，以及常量 len 和 cap，因此使用 append 以及传参时需要注意 slice 底层潜在的坑，这个将放在之后与 slice 相关的专题当中回顾」

访问和赋值

无论是在栈上还是静态存储区，数组在内存中都是一连串的内存空间，我们通过指向数组开头的指针、元素的数量以及元素类型占的空间大小表示数组。如果我们不知道数组中元素的数量，访问时可能发生越界；而如果不知道数组中元素类型的大小，就没有办法知道应该一次取出多少字节的数据，无论丢失了哪个信息，我们都无法知道这片连续的内存空间到底存储了什么数据。

数组访问越界是非常严重的错误，数组和字符串的一些简单越界错误可以在编译期间发现，但如果使用变量去访问数组或字符串，编译器就无法提前知道错误，而是推迟到运行时才能检测出具体的错误。「这当然不难理解，比如在 Goland 这种 IDE 中，IDE 可以在编译期检测出显式的数组越界错误，从而导致编译都通过不了。而如果在 for loop 中使用变量访问数组且发生了越界，那么只有真正在运行时产生越界之后才会报错」

如果数组下标没有越界，那么编译器会先获取数组的内存地址及访问的下标，将指针中的元素加载到内存。

对于数组赋值操作，同样需要先计算出数组中元素对应的内存地址，再使用新的值对其进行替换。

小结

数组是 Go 最重要的数据结构，Slice/Map/Channel 的底层多多少少都会与数组产生关联。

根据数组的底层实现原理，我们了解到数组的访问和赋值需要同时依赖编译器和运行时，它的大多数操作在编译期间会转为直接读写内存，在中间代码生成期间，编译器还会插入运行时方法runtime.panicIndex调用防止发生越界错误。

参考资料

• https://draven.co/golang/docs/part2-foundation/ch03-datastructure/golang-array/#fn:1